KR20080066910A - Hydrostatic piston machine - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 관통하는 구동샤프트를 가지는 실린더 드럼 유니트를 구비한 유체정역학적 피스톤 기구에 관한 것으로, 상기 피스톤은 비틀림-방지 방식으로 상기 구동샤프트에 배치된다.The present invention relates to a hydrostatic piston mechanism having a cylinder drum unit having a penetrating drive shaft, wherein the piston is disposed on the drive shaft in a torsion-proof manner.
구동샤프트가 제1 및 제2 실린더 드럼 유니트를 관통하는 유체정역학적 피스톤 기구는 PCT/NL03/00017호에 기재된 발명으로부터 알려져 있다. 캐리어 판(carrier plate)이 두 개의 실린더 드럼 유니트 사이에서 대칭적으로 구동샤프트에 고정된다. 실린더 드럼 유니트의 실린더 공간에 이동 가능하게 마운팅되는 피스톤이 캐리어 판 상에서 서로 반대 쪽에 배치된다. 상기 실린더 드럼 유니트 각각의 회전축은 구동샤프트의 각도에 따라 정해지는 각도로 위치한다. 이런 식으로, 비틀림-방지의 방식으로 구동샤프트에 연결되는 피스톤은 실린더 공간 내에서 스트로크(stroke)형 운동을 수행한다. 상기 실린더 공간은, 통상의 드럼 판(drum plate) 상에 지지되며 상기 드럼 판과 함께 실린더 유니트를 형성하는 개별 실린더 내에 구비된다. 실린더가 드럼 판으로부터 들어올려지지 않도록 하기 위하여, 실린더의 반경방향 운동을 가능하게 하는 보유장치(retaining device)가 설치된다. 전체적으로 이동가능한 이러한 배치는, 캐리어 판의 피스톤의 고정된 배치와 구동샤프트의 축에 대한 실린더 드럼 유니트의 경사각으로 인하여 필요한 실린더의 보상운동을 가능하게 한다.Hydrostatic piston mechanisms through which drive shafts penetrate first and second cylinder drum units are known from the invention described in PCT / NL03 / 00017. A carrier plate is fixed to the drive shaft symmetrically between two cylinder drum units. Pistons movably mounted in the cylinder space of the cylinder drum unit are arranged on opposite sides of the carrier plate. The axis of rotation of each of the cylinder drum units is located at an angle determined by the angle of the drive shaft. In this way, the piston connected to the drive shaft in a torsion-proof manner performs a stroke-like movement in the cylinder space. The cylinder space is provided in a separate cylinder which is supported on a conventional drum plate and forms a cylinder unit together with the drum plate. In order to prevent the cylinder from being lifted from the drum plate, a retaining device is provided which allows radial movement of the cylinder. This arrangement, which is entirely movable, allows for the required compensation of the cylinder due to the fixed arrangement of the piston of the carrier plate and the inclination angle of the cylinder drum unit with respect to the axis of the drive shaft.
상기 언급된 배열은, 특히 고속의 회전속도의 경우에, 작용하는 원심력이 실린더의 부품에 피칭(pitching) 운동을 초래할 수 있다는 단점을 가지고 있다. 실린더들이 개별적으로는 보유장치를 경유하여 드럼 판과 접촉하도록 구비된다 하더라도, 작용하는 힘들에 대하여 실린더의 지지면이 작음으로 인하여 많은 숫자의 부품들이 서로에 대하여 움직이게 되기 때문에 상당한 정도의 마모가 발생하게 된다. The above mentioned arrangement has the disadvantage that the centrifugal force acting, in particular in the case of a high speed rotational speed, can lead to a pitching motion in the parts of the cylinder. Even if the cylinders are individually provided to contact the drum plate via the retaining device, there is a significant amount of wear since the support surface of the cylinder is small relative to the forces acting, causing a large number of parts to move relative to each other. do.
본 발명의 목적은 많은 숫자의 실린더 드럼 유니트 구성부품들이 상호 작용하는 결과로 발생하는 상기 언급된 단점들을 피할 수 있는 유체정역학적 피스톤 기구를 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a hydrostatic piston mechanism which avoids the above mentioned disadvantages resulting from the interaction of a large number of cylinder drum unit components.
청구항 제1항에 따른 특징을 가지는 본 발명에 의한 유체정역학적 피스톤 기구에서 역시, 실린더 드럼 유니트는 관통하는 구동샤프트를 구비한다. 실린더 드럼 유니트에서 실린더 간극을 관통하는 피스톤들이 비틀림-방지의 방식으로 구동샤프트에 연결된다. 종래 기술과 대조되어, 실린더 간극이 실린더 드럼 유니트를 형성하는 실린더 드럼 내에 연결되도록 배치된다. In the hydrostatic piston mechanism according to the invention having the features according to
따라서 컴팩트한(compact) 형태로 설계되는 이러한 실린더 드럼은 구동샤프트에 구비되는 베어링에 전체적으로 그 중심이 위치하게 된다. 그러므로 실린더 드럼 내의 개별적인 실린더 간극은 어떠한 독립적인 운동도 가지지 아니한다. 반대로, 구동샤프트의 회전축에 대하여 실린더 드럼이 전체적으로 중심을 잡는 것이 성취된다. 실린더 드럼 자체가 원 피스(one-piece)로 설계됨으로 인하여, 개별적 실린더 간극이 원심력이 작용할 때의 어떠한 피칭 운동도 발생시킬 수가 없게 된다.Therefore, such a cylinder drum, which is designed in a compact form, is generally centered on a bearing provided in the drive shaft. The individual cylinder gaps in the cylinder drum therefore do not have any independent motion. Conversely, the centering of the cylinder drum with respect to the axis of rotation of the drive shaft is achieved. Since the cylinder drum itself is designed as a one-piece, the individual cylinder gaps cannot generate any pitching motion when centrifugal force is applied.
개별적 실린더들의 피칭 운동이 방지되기 때문에, 발생하는 마모가 감소될 것이다. 또한 특히 실린더 드럼 유니트의 회전운동이 실린더들 내부에 배치되는 피스톤에 의하여 야기될 때 개별적 실린더 내에서 발생할 수 있는 회전방향의 캔팅(canting)이 방지될 수 있다. Since the pitching motion of the individual cylinders is prevented, the wear occurring will be reduced. It is also possible to prevent canting in the direction of rotation which may occur in the individual cylinders, especially when the rotational movement of the cylinder drum unit is caused by a piston arranged inside the cylinders.
본 발명에 따른 유체정역학적 피스톤 기구의 추가적인 잇점은 종속항들에 나타나 있다. 분절적 연결부를 경유하여 구동샤프트에 피스톤을 연결하는 것은 특별한 잇점이 있다. 피스톤이 분절적 연결부를 경유하여 구동샤프트에 비틀림-방지적으로 연결되는 것은, 실린더의 위치에 따라 여러 방향의 보상이 일어날 필요는 없다는 잇점이 있다. 반대로 보상의 움직임은 구동샤프트의 축에 대하여 다른 경사를 가지는 피스톤에 의해 성취되는데, 이는 분절적 연결부에 의하여 가능하게 된다. Further advantages of the hydrostatic piston mechanism according to the invention are shown in the dependent claims. Connecting the piston to the drive shaft via segmental connections has particular advantages. The torsion-resistant connection of the piston to the drive shaft via the segmental connection has the advantage that the compensation in different directions does not have to occur depending on the position of the cylinder. In contrast, the movement of the compensation is achieved by a piston with a different inclination with respect to the axis of the drive shaft, which is made possible by the segmental connection.
이를 위하여 구동샤프트 또는 상기 구동샤프트에 연결되는 캐리어 판 내의 대응하는 구형 간극에 결합되는 구형(spherical) 헤드를 가지는 피스톤을 제공하는 것 또한 잇점이 있다. 이 경우, 캐리어 판은 구동샤프트 자체 상의 반경방향 확장부, 예를 들어 원-피스 단조물(forging)로 설계될 수 있다. 분리되어 제작된 캐리어 판에 결합되어서 상기 캐리어 판과 비틀림-방지 연결을 이루는 치형 시스템(toothing system)을 구동샤프트에 구비하는 것 또한 상정할 수 있다. 분절적 연결부를 피스톤과 구동샤프트 사이에 설치한 결과, 구동샤프트 축에 대한 피스톤 축의 경사가 생길 수 있게 된다. 동시에, 직접적이고 비틀림-방지적이며 구동샤프트와 피스톤 사이에 있는 연결부가, 피스톤이 볼 조인트(ball joint)의 형태로 캐리어 판에 고정되는 것에 의해 성취된다. It is also advantageous for this to provide a piston having a spherical head which is coupled to a drive shaft or a corresponding spherical gap in a carrier plate connected to the drive shaft. In this case, the carrier plate can be designed as a radial extension on the drive shaft itself, for example a one-piece forging. It is also conceivable to have a toothing system on the drive shaft which is coupled to the separately produced carrier plate to form a torsion-resistant connection with the carrier plate. As a result of the installation of the segmental connection between the piston and the drive shaft, the inclination of the piston shaft with respect to the drive shaft shaft can occur. At the same time, a direct, torsion-proof connection between the drive shaft and the piston is achieved by the piston being fixed to the carrier plate in the form of a ball joint.
피스톤이 실린더 간극을 관통할 때 피스톤 샤프트가 실린더 내부 벽에 대하여 접촉함으로써 회전이 막히는 것을 방지하기 위하여, 원추부가 피스톤 상의 실링부와 분절적 연결부 사이에 설치된다. 원추부 개구의 각도는 바람직하게는, 실린더 드럼의 의도된 최대경사각에 대응한다.In order to prevent the rotation of the piston shaft from being blocked by contacting the cylinder shaft wall when the piston penetrates the cylinder gap, a cone is provided between the sealing portion and the segmental connection on the piston. The angle of the cone opening preferably corresponds to the intended maximum inclination angle of the cylinder drum.
상기 실린더 드럼의 중심을 잡는 것은 바람직하게는, 구동샤프트에 설치되는 베어링에 의해 성취된다. 이를 위하여, 바람직하게는 보어(bore)로 설계되는, 실린더 드럼의 중앙천공(central through-aperture)이 구동샤프트에 배치되는 베어링과 중심잡기(centring) 방식으로 상호작용하게 된다. 이러한 조건 하에서, 베어링은 구형 구동샤프트부로서 구동샤프트 면에 설치되는 것이 바람직하다. The centering of the cylinder drum is preferably accomplished by a bearing mounted on the drive shaft. For this purpose, the central through-aperture of the cylinder drum, which is preferably designed as a bore, interacts with the bearings arranged in the drive shaft in a centring manner. Under these conditions, the bearing is preferably installed on the drive shaft surface as a spherical drive shaft portion.
간단한 일 실시예에 의하면, 실린더 드럼과 구동샤프트 사이의 토크가 실린더 간극에 배치되는 피스톤을 통하여 발생할 수 있다. 바람직한 일 실시예에 의하면, 구형 구동샤프트부와 실린더 드럼 사이를 이음요소(entraining element)가 구비된다. 실린더 드럼과 구형 구동샤프트부는 상기 이음요소에 의해 비틀림-방지의 방식으로 서로에 연결된다. 이러한 조건 하에서, 이음요소가 구동샤프트에 고정되고 실린더 드럼 내의 이음 홈(entraining groove)에 결합된다면, 더욱 바람직할 것이다. 실린더 드럼의 천공부에 이음홈을 설치하는 것은 상기 실린더 드럼 축의 경사각이 구동샤프트의 회전축에 대하여 변할 수 있도록 한다.According to one simple embodiment, the torque between the cylinder drum and the drive shaft can occur via a piston disposed in the cylinder gap. According to one preferred embodiment, an entraining element is provided between the spherical drive shaft portion and the cylinder drum. The cylinder drum and the spherical drive shaft portion are connected to each other in a torsion-proof manner by the joint element. Under these conditions, it would be more desirable if the joint element was fixed to the drive shaft and engaged in an entraining groove in the cylinder drum. The provision of joint grooves in the perforations of the cylinder drum allows the inclination angle of the cylinder drum axis to be varied with respect to the axis of rotation of the drive shaft.
구형 구동샤프트부의 영역에 이음홈을 배치하지 않고, 실린더 드럼에 고정 방식으로 배치하는 것 또한 상정할 수 있다. 따라서, 이음홈은 상기 구형 구동샤프트부에 상응하여 배치된다. 바람직하게는 원주(periphery)에 일정하게 분포되는 다수의 이음요소를 구비하는 것 또한 가능하다.It is also conceivable to arrange the cylinder drum in a fixed manner without arranging the joint groove in the area of the spherical drive shaft. Thus, the joint groove is disposed corresponding to the spherical drive shaft portion. It is also possible to have a plurality of joint elements which are preferably uniformly distributed in the periphery.
최선의 실링(sealing)을 확보하기 위하여, 바람직하게는 피스톤 링이 피스톤 상의 피스톤 실링부 내에 배치된다. 상기 피스톤 링은, 예를 들어 실링부의 영역에 있는 피스톤의 측면의 상응하는 홈에 삽입되는 강철 링(steel ring)으로, 설계된다. 마찬가지로 피스톤 링은 피스톤의 외곽에 구형으로 설계됨이 바람직하다. In order to ensure the best sealing, a piston ring is preferably arranged in the piston seal on the piston. The piston ring is designed, for example, as a steel ring inserted into a corresponding groove in the side of the piston in the region of the sealing part. Likewise, the piston ring is preferably designed in a spherical shape on the outside of the piston.
피스톤과 상응하는 실린더 간극 사이의 실링을 개선하는 또 하나의 가능한 방법은 실링부의 영역에 얇은 벽으로 된 피스톤 샤프트를 설치하는 것이다. 실링부의 영역에 있는 이러한 종류의 얇은 벽으로 된 피스톤 샤프트는 압력을 실린더 내부에 퍼뜨림으로 인하여 실린더 외곽이 실린더 간극에 대하여 실링의 방식으로 작용하는 결과로써, 상기 피스톤 샤프트를 탄성적으로 팽창시킬 수 있도록 한다. 이것은 피스톤 내의 간극에 의해 특히 간단한 방식으로 수행될 수 있는데, 이 간극은 분절적 연결부로부터 이격되어 면하고 있는 측면에 위치한다.Another possible way to improve the sealing between the piston and the corresponding cylinder clearance is to install a thin-walled piston shaft in the area of the sealing part. This kind of thin-walled piston shaft in the area of the sealing part is able to elastically expand the piston shaft as a result of the spreading of the pressure inside the cylinder as a result of the outer cylinder acting as a seal against the cylinder clearance. Make sure This can be done in a particularly simple way by means of a gap in the piston, which is located on the side facing away from the segmental connection.
흡입 스트로크 동안 피스톤이 캐리어 판으로부터 들어올려지는 것을 방지하기 위하여, 상기 캐리어 판의 피스톤들을 축방향으로 고정시키는 수축디스크(retraction disc)가 구비되는 것이 바람직하다. 이러한 조건 하에서, 캐리어 판에 대한 피스톤의 경사가 방해되지 않도록 하는 방식으로 상기 수축디스크가 배치된다. 상기 수축디스크는 분절적 연결부의 구성부분으로서 작용하는 방식으로 피스톤을 감싼다. 이를 위하여, 피스톤들의 헤드를 수용하고 구형 외곽을 가지는 수축디스크의 간극이 구비된다. In order to prevent the piston from being lifted from the carrier plate during the suction stroke, a retraction disc is preferably provided which axially holds the pistons of the carrier plate. Under these conditions, the shrink disk is arranged in such a way that the inclination of the piston with respect to the carrier plate is not disturbed. The retractable disc wraps the piston in a manner that acts as a component of the segmental connection. For this purpose, a gap of the contracting disc is provided which accommodates the head of the pistons and has a spherical outline.
본 발명에 따른 유체정역학적 피스톤 기구의 바람직한 실시예가 도면에 나타나 있고 또한 후술하는 발명의 상세한 설명에서 상세하게 나타날 것이다. 상기 도면에 도시된 내용은 다음과 같다.Preferred embodiments of the hydrostatic piston mechanism according to the present invention are shown in the drawings and will be shown in detail in the following detailed description of the invention. The contents shown in the drawings are as follows.
도 1은 본 발명에 따른 유체정역학적 피스톤 기구의 제1실시예의 길이방향 단면을 나타내고 있다. 1 shows a longitudinal cross section of a first embodiment of a hydrostatic piston mechanism according to the invention.
도 2는 본 발명에 따른 유체정역학적 피스톤 기구의 제2실시예의 길이방향 단면을 나타내고 있으며, Figure 2 shows a longitudinal cross section of a second embodiment of a hydrostatic piston mechanism according to the invention,
도 3은 도 2에서 파트 3(PART Ⅲ)의 확대도를 나타내고 있다.FIG. 3 is an enlarged view of part 3 (PART III) in FIG. 2.
본 발명에 따른 유체정역학적 피스톤 기구(1)의 제1실시예의 길이방향 단면도가 도 1에 나타나 있다. 상기 유체정역학적 피스톤 기구(1)는 제1절반부(3)와 제2절반부(4)로 구성되는 하우징 내에 마운팅되는 구동샤프트(2)를 구비하고 있다. 하우징의 제1절반부(3)와 제2절반부(4)는 대략 화분(pot) 형상으로 설치된다. 이러한 조건 하에서, 천공부(5)는 하우징의 제1절반부(3)에 설치된다. 도시된 실시예에서, 상기 천공부(5)는 단차진(stepped) 보어(bore)로 설계된다. 치형 시스템(6)을 구비한 구동샤프트(2)의 단부는 상기 천공부(5)를 통해 돌출해 있다.A longitudinal sectional view of the first embodiment of the
제1 구동샤프트 베어링(7)은 단차진 천공부(5)에 배치된다. 상기 제1 구동샤프트 베어링(7)은 테이퍼진(tapered) 롤러 베어링으로 설계된다. 또한 단차진 천공부(5)에는 하우징의 제1절반부(3)에 대하여 구동샤프트(2)를 실링하는 실링요소(sealing element)가 구비된다.The first drive shaft bearing 7 is arranged in the stepped
하우징의 반대쪽 단부에는, 단차진 블라인드(blind) 보어(8)가 상기 하우징의 제2절반부(4)에 설치된다. 마찬가지로 테이퍼진 롤러 베어링으로 설치되는 제2 구동샤프트 베어링(9)이 하우징의 내부공간 쪽으로 향하고 있는 상기 단차진 블라인드 보어(8)의 부분에 배치된다. At the opposite end of the housing, a stepped
하우징의 제1절반부(3)와 제2절반부(4)는 원주방향 플랜지(10,11)를 각각 구비한다. 하우징의 제1절반부(3)와 제2절반부(4)는 나사(screw,12)에 의해 플랜지(10,11)에서 서로에 대해 나사결합되어 있다.The
캐리어 판(13)이 구동샤프트(2) 상의, 하우징 내부 거의 중앙에 배치되어 있다. 도시된 실시예에서, 상기 캐리어 판(13)은 상기 구동샤프트(2)와 원-피스로 설 계되어 있다. The
구형 간극(14,15)은 조인트 소켓(joint socket)의 형태로 양 면의 캐리어 판(13)에 통합되어 있다. 단부에 볼(ball) 형태의 헤드를 배치하고 있는 피스톤(16,17)이 상기 구형 간극(14,15)에 삽입되어 있다. 따라서, 피스톤과 캐리어 판(13) 사이에 형성된 분절적 연결부가 후술하는 도 3을 참조하여 다시 상세히 설명될 것이다. 피스톤(16,17)은 동일하게 설계되어 있다. 명확하게 나타내기 위하여, 도면부호 16과 17 각각은 실린더 드럼(20,21)과 상호 작용하는 피스톤들의 그룹 중 단지 하나의 피스톤을 지칭하고 있다.
피스톤(16,17)은 피스톤(16,17)과 캐리어 판(13)의 사이에 있는 분절적 연결부로부터 이격되어 면하고 있는 단부를 가진 채, 제1 실린더 드럼(20)과 제2 실린더 드럼(21) 각각의 실린더 간극(18,19) 안으로 돌출되어 있다. 상기 실린더 드럼(20,21)의 내부에는, 복수 개의 실린더 간극(18,19)이 서로에 대하여 평행인 채로 제1 및 제2 원주 상에 각각 배치되어 있다. 제1 실린더 드럼(20)의 통상의 원주와 제2 실린더 드럼(21)의 통상의 원주는 바람직하게는 동일하고, 캐리어 판(13) 상의 구형 간극(14,15)이 배치되는 원주에 대응한다.The
각각의 경우에 하나의 통상의 원주 상 실린더 간극(18,19)의 사이에 실린더 볼륨이 구비되며, 그 안에는 대응하는 피스톤(16,17)이 배치된다. 실린더 드럼(20,21)이 구동샤프트(2)의 회전축에 대하여 경사지는 방식으로 배치된다. 실린더 드럼(20,21), 그리고 구동샤프트(2)의 회전이 발생할 때, 피스톤(16,17) 각각은 대응하는 실린더 간극(18,19)에서 스트로크 형태(stroke-type)의 운동을 수행하고, 그럼으로써 구비된 실린더 볼륨을 주기적으로 감소 및 확장시키게 된다. 실린더 드럼(20,21) 각각은 경사 디스크(slanting disc, 22,23) 각각에 지지된다. 도시된 실시예에서, 상기 경사 디스크(22,23)는 고정된 방식으로 배치되어서, 제1 및 제2 실린더 드럼(20,21)이 구동샤프트(2) 축에 대하여 일정한 경사각을 갖도록 한다. 그러나, 하나의 조절가능한 경사 디스크 각각에 대하여 실린더 드럼(20,21)을 지지하고, 그럼으로써 설정가능한 방식으로 스트로크 볼륨(stroke volume)을 설계하는 것도 마찬가지로 가능하다. 이 경우에는 특히, 제1 실린더 드럼(20)과 제2 실린더 드럼(21) 각각의 경사를 독립적으로 조절하는 것이 가능하게 된다. 또 다른 가능성은 각각의 경우에, 실린더 드럼(20,21) 중 하나에는 고정적으로 설정된 각도를 제공하고 나머지 실린더 드럼(21,20)에는 변할 수 있는 피봇 각도를 제공하는 것이다.In each case a cylinder volume is provided between one conventional
각각의 경우에 나타난 실시예는 두 개의 펌프 또는 두 개의 모터에 대한 것이다. 도면에서, 하나의 측면에 대하여만 설명되고 있는 특징은 맞은편 면에도 어퍼스트로피를 가지는 대응하는 도면부호로써 구비될 것이다.The embodiment shown in each case is for two pumps or two motors. In the figures, features that are only described for one aspect will be provided with corresponding reference numerals having apostrophes on the opposite side as well.
다음의 실시예는 도 1에서 좌측면에 도시된 기구의 유니트에 대한 것인데, 그것은 경사 디스크(22), 제1 실린더 드럼(20) 및 그 안에서 스트로크 형태의 운동을 하는 피스톤(16)으로 이루어져 있다. 실시예들은 유사한 방식으로 기구의 제2 유니트를 다루고 있는데, 도 1의 우측면에 나타나 있다. 각각의 경우에 대응하는 구성요소는 중앙면(26)에 대하여 대칭적으로 배치된다.The following embodiment is for the unit of the instrument shown on the left side in FIG. 1, which consists of an
제1 실린더 드럼(20)은, 경사 디스크(22)의 지지면(24)에 대하여 지지시키는 운전면(running face, 25)를 구비한다. 상기 경사 디스크(22)가 꼬이지 않도록 하기 위하여, 위치핀(locating pin, 27)에 의하여 제1 화분 형태의 하우징부(3)에 상기 하우징부(3) 바닥면(30) 상에서 고정된다. 실린더 드럼(20)이 회전할 때, 실린더 간극(18)이 실린더 천공(28)을 경유하여 주기적으로 연결됨으로써 도시되지 아니한 경사 디스크(22)의 천공(aperture)을 제어할 수 있게 한다. 도시된 실시예에서 각각의 경우에, 제1 실린더 드럼(20)과 제2 실린더 드럼(21)에 대하여 고정된 방식으로 설정된 피봇각이 제1 경사 디스크(22)와 제2 경사 디스크(23)에 구비된다. 구동샤프트(2) 축에 대한 실린더 드럼(20,21)의 경사각은 경사 디스크(22,23) 상의 쐐기형태가 결정한다. 경사 디스크(22)는, 하우징의 제1절반부(3)의 바닥(30)에 안착할 수 있게 하는 베어링 면(29)을 구비한다. The
제1 실린더 드럼(20)은 실린더 보어로써 설계되는 중앙 천공부(31)를 구비한다. 제1 실린더 드럼(31)은 상기 중앙 천공부(31)에 의해 구동샤프트(2)의 베어링에 대하여 지지된다. 구동샤프트(2)의 베어링은 상기 구동샤프트(2)의 외곽 상의 구형 외곽부(32)로서 설치된다. 도시된 실시예에서, 구형 외곽부(32) 자체가 구동샤프트(2)의 성형에 의해 직접 만들어진다. 베어링으로서, 용도는 구형 외곽을 가지는 덧붙임 요소로도 만들어질 수 있다. 이 경우에, 용도는 베어링을 설치하고 구동샤프트(2) 자체를 위하여, 예를 들어 윤활이 부족한 경우에 긴급가동특성을 개선하기 위하여, 다른 재료로 만들어질 수 있다. The
실린더 드럼(20)이 경사 디스크(22)를 들어올려지 않도록 하기 위하여, 지지몸체(34)를 경유하여 구동샤프트(2)의 베어링에 대하여 지지되는 스프링(33)이 구 비된다. 이를 위하여, 상기 지지몸체(34)는 구동샤프트(2)의 베어링에 대한 접촉 영역에 구형 간극을 가지는데, 그것은 상기 베어링의 구형 외곽부(32)에 대응한다. 링(ring)으로서 설치되는 지지몸체(34)의 외경은 제1 실린더 드럼(20)의 중앙 천공부(31)의 내경에 대응한다. 지지몸체(34)의 반대편에는, 스프링(33)이 실린더 드럼(20)의 홈에 삽입된 시거 링(Seeger ring, 35)에 대하여 지지되어 있다. 상기 스프링(33)은 실린더 드럼의 축방향으로 축방향 힘을 일으키는데, 상기 축방향 힘은 경사 디스크(22)의 지지면(24)을 등지고 실린더 드럼(20)의 운전면(25)에 가해진다. In order to prevent the
흡입 스트로크 동안 캐리어 판(13)의 구형 간극(14) 밖으로 피스톤(16)이 들어올려지는 것을 방지하기 위하여 수축디스크(36)가 구비된다. 상기 수축디스크(36)는, 예를 들어 캐리어 판(13)에 나사결합되어서 각각의 구형 간극(14)에 피스톤(16)의 볼 형상 헤드(43)를 고정시킨다. 이를 위하여, 수축디스크(36)는 같은 숫자의 피스톤(16)에 대응하는 많은 천공(37)을 갖는데, 천공들은 외곽이 구형으로 되어 있고 피스톤(16)의 볼 형상 헤드(43)의 외곽에 일치한다. 이를 위하여 피스톤(16) 역시 구형 간극(14)을 넘어 돌출하는 영역에서 볼 형상으로 되어 있다.A
피스톤(16)은 피스톤의 바닥(39)으로부터 상기 피스톤(16)의 볼 형상 헤드(43) 상에 마주보고 있으며 평평한 단부(40)에까지 뻗어 있는 윤활유 보어(38)를 구비하고 있다. 분절적 연결부의 피스톤(16)에 걸리는 유체정역학적 하중의 해제는 윤활유 보어(38)에 의해 성취된다.The piston 16 has a lubricating oil bore 38 that faces from the bottom 39 of the piston on the ball-shaped
본 발명에 따른 유체정역학적 피스톤 기구(1)는 펌프로서도 모터로서도 사용될 수 있다. 펌프로 사용되는 경우, 실린더 드럼(20,21)은 치형 시스템(6)을 경유하여 구동된다. 도시된 실시예에서, 구동샤프트(2)와 원-피스로 된 캐리어 판(13)은 치형 시스템(6)에 의해 상기 구동샤프트(2)에 전달되는 회전운동에 따라 회전 상태로 설정된다. 구동샤프트(2) 축을 중심으로 한 회전에 대하여 비틀림-방지의 방식으로 캐리어 판(13)에 연결되는 피스톤(16,17)은 마찬가지로 구동샤프트(2)의 상기 축을 중심으로 회전을 행하게 된다. 토크는 피스톤(16,17) 각각을 경유하여 제1 실린더 드럼(20)과 제2 실린더 드럼(21)에 전달된다. 따라서, 상기 실린더 드럼(20,21)은 구동샤프트(2)의 축에 대하여 경사진 축을 중심으로 한 회전운동을 수행한다. 이 단계에서, 실린더 드럼(20,21)은 스프링(33,33`)에 의해 경사 디스크(22,23) 각각과 접촉하도록 유지된다. 구동샤프트(2)의 회전축이 실린더 드럼(20,21)에 대하여 경사가 진 것으로 인하여, 피스톤(16,17)은 대응하는 실린더 간극(18,19) 내에서 스트로크(stroke) 형태의 운동을 수행하는데, 이는 일 회전이 동일한 유체정역학적 회로 또는 다른 유체정역학적 회로로 전달되는 동안 압력 매체가 변하는 실린더 볼륨에 의해 전달되는 것이 가능해지도록 한다. The
도 1에 도시된 실시예에서, 실린더 드럼(20,21)을 회전시키기 위해 필요한 토크는 캐리어 판(13)으로부터 상기 실린더 드럼(20,21)으로 피스톤(16,17) 각각에 의해 전달된다. 이 단계에서, 각각의 피스톤(16,17) 상의 각각의 실링부(41,42)와 상기 피스톤(16,17)의 각각의 볼 형상 헤드(43,44) 사이에 놓여 있는 각각의 원추 부(45,46)가 각각의 실린더 간극(18,19)과 접촉하게 될 때까지, 상기 피스톤(16,17)은 경사운동을 수행한다. In the embodiment shown in FIG. 1, the torque required to rotate the cylinder drums 20, 21 is transmitted by the
피스톤(16)은 그 바닥과 인접하는 실링부(41)를 구비하고 있다. 상기 실링부(41)는 얇은 벽 구조로 되어 있다. 도시된 실시예에서, 실링부(41)의 얇은 벽 설계는 바닥면으로부터 피스톤(16)에 일체로 된 간극(65)에 의해 성취된다. 피스톤(16)은 그 바깥 원주에서 실링부(41) 내에 위치하는 구형(spherical)의 설계로 되어 있다. 이러한 종류의 구형의 외곽은, 예를 들어 피스톤 바닥의 실린더 간극(65)의 통합을 통해, 발생할 수 있는데, 얇은 벽 형태의 벽 부(wall section, 66)는 구형의 외곽을 성취하기 위한 윤곽으로 되어 있다.The piston 16 is provided with the sealing
구동샤프트(2)와 실린더 드럼(20,21) 간의 토크 전달에 대한 대안은 도 2에 나타나 있다. 도 2에서는, 동일한 도면부호가 도 1에서 이미 알려진 구성요소를 지칭한다. 불필요한 반복을 피하기 위하여 전체적인 피스톤 기구(1`)의 상세한 설명은 더 이상 하지 않는다.An alternative to torque transfer between the
도 2에서 예시된 실시예에서, 이음요소(50,51)가 구동샤프트(2)와 실린더 드럼(20,21) 간의 토크를 전달하기 위해서 구비된다. 상기 이음요소(50,51)는 구동샤프트(2)와 실린더 드럼(20,21) 사이에서 토크-전달 장치로서, 동일한 설계사항이며 같은 방식으로 작동한다. 따라서, 다음의 설명은 도 2에서 좌측에 도시된 이음요소(50)에 한정된다. 이음요소(50)는 실린더부(cylindrical section, 52)를 가지고 있다. 상기 실린더부(52)는 간극(53)에 삽입되어 있다. 상기 간극(53)의 깊이는 이 음요소(50)의 실린더부(52)의 길이보다 더 크다. 상기 이음요소(50)는 구동샤프트(2) 베어링의 구형 외곽부(32)를 반경방향으로 넘어서 돌출해 있고, 상기 돌출한 부분은 반경방향으로 확장된 영역(54)으로서 설치된다. 이음요소(50)의 단부면(end face,55)은 마찬가지로 구형의 방식으로 그 윤곽이 되어 있는데, 상기 단부면은 상기 확장영역(54) 상에 설치된다. 이음요소(50)의 길이방향 축방향으로, 상기 단부면(55)은 덕트(57)에 의해 이음요소(50)의 맞은편 단부에 연결될 수 있다. 반경방향으로 확장된 영역(54)은 실린더 드럼(20) 안쪽의 홈(56)에 결합된다.In the embodiment illustrated in FIG. 2,
도 3을 참조하여 다시 후술하겠지만, 대안으로서의 덕트(57)는 피스톤(16)의 평평한 단부(40)에 의해 연결덕트(58)를 경유하여 구형 간극(14) 내에 형성되는 볼륨에 연결될 수도 있다. 같은 방식으로, 이음요소(51)에서의 덕트(60)는 연결덕트(59)를 경유하여 구형 간극(15) 내의 피스톤(17)을 넘어서 둘러싸여진 대응하는 볼륨에 연결될 수도 있다. As will be described later with reference to FIG. 3, alternatively the
피스톤(16,17)의 실링부(41`,42`)에 대한 제2의 대안적 실시예는 도 3에 도시되어 있다. 실링부(42`)에서, 피스톤(17)은 고체 피스톤(17`)으로서 설치된다. 실린더 간극(19) 안으로 돌출하는 그 단부에는, 상기 고체 피스톤(17`)이 마찬가지로 구형 외곽부(67)를 구비한다. 홈(68)이, 원추부(46)로 전이되는 지점에서 고체 피스톤(17`)의 실링부(42`)에 형성되어 있다. 실링의 방식으로 실린더 간극(19)의 벽과 상호작용하는 실링 링(sealing ring, 69)은 상기 홈(68)에 삽입되어 있다. 피스톤 링(69)은, 예를 들어 바람직하게는 강철(steel)로 제조된다. 실린더 간극(19) 과 상호작용하는 그 외부면(70)에서, 바람직하게는 상기 피스톤 링(69)도 마찬가지로 구형의 방식으로 외곽선이 되어 있다.A second alternative embodiment for the sealing
본 발명에 따른 유체정역학적 피스톤 기구(1,1`)에서, 각각의 경우에 실린더 드럼(20,21)이 원-피스로 설계된다는 것은 잇점이 있다. 이것은 서로에 대하여 움직이는 부품의 부분을 현저하게 감소시키고, 실린더 드럼(20,21)의 높은 강성(stiffness)은 원심력 때문에 또한 실린더 간극(18,19)의 내부 압력 때문에 발생하는 측방향 힘(lateral force)을 잘 흡수할 수 있도록 해 준다. 피스톤(16,17) 각각의 실링부(41,41`,42,42`)의 타원형 운동 때문에 필요한 피스톤(16,17)의 보상운동(compensating movement)이 캐리어 판(13)과 상기 피스톤(16,17) 사이에 있는 분절적 연결부에 의한 단순한 방식으로 일으켜진다. 이를 위하여 피스톤(16,17)은 볼 조인트과 같은 연결에 의해 캐리어 판(13) 내에 위치하고, 흡입 스트로크가 일어나는 동안 축방향 움직임을 방지하기 위하여 수축디스크(36,36`) 각각에 의해 상기 캐리어 판에 각각 고정된다. 부품으로서, 이러한 조건 하에서, 상기 수축디스크(36,36`)는, 수축디스크(36,36`) 내의 간극(37,37`)이 각각의 피스톤(16,17)의 각각의 볼 형상 헤드(43,44)와 그들의 부품으로서 상호작용한다는 사실을 통하여, 분절적 연결부의 일부를 형성한다. 각각의 구형 간극(14,15) 내에서 피스톤(16,17)에 약간의 경사 및 그럼으로써 볼 형상 헤드(43,44)의 회전을 허용하기 위하여, 피스톤(16,17)의 분절적 연결부에 작용하는 유체정역학적 하중의 해제가 제공된다.In the
또 하나의 대안으로서, 실린더 드럼(20,21) 내의 홈(56,56`)에 결합되는 이음요소(50,51)의 반경방향으로 확장된 영역(54)의 평평한 측면이 압력-윤활(pressure-lubricated)될 수도 있다. As another alternative, the flat side of the radially expanded
각각의 경우에, 압력매체(pressur medium)로 가득찬 볼륨이, 피스톤(16,17)의 각각 평평한 단부(40,40`)에 의해 캐리어 판(13) 내의 구형 간극(14,15)에 형성된다. 이 압력매체는 연결덕트(58,59)를 경유하여 이음요소(50,51) 내의 덕트(57,60)로 공급된다. 각각의 경우에, 원주방향 공급 홈(71)은 연결덕트(58,59)의 오리피스(orifice)에서 이음요소(50,51) 안으로 가공된다. 상기 원주방향 공급 홈(71)은 각각의 이음요소(50,51) 내에 구비되는 덕트부(72)가 각각의 연결덕트(58,59)와 확실하게 통할 수 있도록 해 준다. 예를 들어, 이음요소(50,51) 내에 상기 이음요소(50,51)의 원주에 걸쳐 분포되며 각각의 덕트(57,60)에 원주방향 홈(71)을 연결하는 많은 덕트부(72)를 구비하는 것이 가능하다. 이러한 대안에서, 이음요소(50,51) 내의 덕트(57,60)는 단부면(55,55`)에 대하여 폐색된다. 연결덕트(59)를 경유하여 덕트(60)에 공급되는 압력매체는 이음요소(51)의 확장영역(54`)내의 보어(bore,73) 바깥으로 흘러서, 실린더 드럼(21) 안쪽의 홈(56`) 내에 상기 이음요소(51)가 확실히 압력-윤활 면접촉하도록 한다.In each case, a volume filled with a press medium is formed in the
본 발명은 도시된 실시예에 한정되지 아니한다. 도리어 상기 예시된 실시예의 개별적 특징을 원하는 방식으로 서로 조합하는 것도 가능할 것이다. The invention is not limited to the illustrated embodiment. Rather, it may be possible to combine the individual features of the embodiments illustrated above with one another in a desired manner.
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2006
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